【正文】 ........................................44 主動(dòng)齒輪的 制作過程 ...................................................................................44 從動(dòng)齒輪的制作過程 ...................................................................................45 差速器殼體的制作過程 ...............................................................................45 十字軸的制作過程 .......................................................................................46 零件的裝配 ............................................................................................................47 本章小結(jié) ................................................................................................................49 結(jié)論 ......................................................................................................................................50 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 51 致謝 ......................................................................................................................................52 附錄 ......................................................................................................................................53 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1章 緒 論 選題的目的和意義 驅(qū)動(dòng)橋是汽車總成中的重要承載件之一，其性能直接影響整車的性能和有效使用壽命。汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。因此，通過對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入、豐富和發(fā)展，而非獨(dú)立于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的全新設(shè)計(jì)。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)可以減小經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的盲目性和隨意性，提高設(shè)計(jì)的主動(dòng)性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，零部件的強(qiáng)度核算與壽命預(yù)測(cè)，產(chǎn)品有關(guān)方面的模擬計(jì)算或仿真分析，都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： Pro/Engineer 是美國 PTC 公司開發(fā)的一套機(jī)械 CAD/CAE/CAM 集成軟件，其技術(shù)領(lǐng)先，在機(jī)械、電子、航空、郵電、兵工、仿真等各行各業(yè)都有應(yīng)用，在 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位。隨著計(jì)算機(jī)在汽車設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，一黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 些近代的數(shù)學(xué)物理方法和基礎(chǔ)理論方面的新成就，在汽車設(shè)計(jì)中也日益得到廣泛應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與以前的設(shè)計(jì)發(fā)展相比有明顯優(yōu)勢(shì)，減少了設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、制表所需的時(shí)間，縮短了設(shè)計(jì)周期。未來計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)會(huì)成為設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。主要存在技術(shù)含量低，開發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等問題。特別是一些小型企業(yè)或民營企業(yè)由于自身的技術(shù)含量低，開發(fā)資金的不足，專門 測(cè)繪、仿制市場(chǎng)上銷售較旺的汽車的車橋售往我國不健全的配件市場(chǎng)。 中國驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展 過程中存在許多問題 ，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。個(gè)別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。 國外現(xiàn)狀 國外驅(qū)動(dòng)橋主要采用模塊化技術(shù)和模態(tài)分析進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)分析，模塊化設(shè)計(jì)是對(duì)在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上 ,劃分并設(shè) 計(jì)出一系列功能模塊 ,然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法 . 以 DANA 為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設(shè)計(jì)方法 , 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。國外企業(yè)位減少驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析，調(diào)整驅(qū)動(dòng)橋的強(qiáng)度，改善整車的舒適性和平順性。有限元法不需要對(duì)所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡(jiǎn)化，既可以考慮各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過程大為簡(jiǎn)化，配以計(jì)算機(jī)就可以解 決許多解析法無法解決的復(fù)雜工程問題。驅(qū)動(dòng)橋的參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)對(duì)象模型的尺寸用變量及其關(guān)系表示，而不需要確定具體數(shù)值，是 CAD 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使 CAD 系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動(dòng)繪圖的功能。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計(jì) 速度，并減少信息的存儲(chǔ)量。驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和汽車的制動(dòng)系統(tǒng)等手段來控制驅(qū)動(dòng)力，即在汽車起步，加速時(shí)減少驅(qū)動(dòng)力 ,防止驅(qū)動(dòng)力超過輪胎與路面的附著力而導(dǎo)致車輪空轉(zhuǎn)打滑，保持最佳的驅(qū)動(dòng)力 ,改善汽車的方向穩(wěn)定性和操縱性。概念車底盤 — 滑板結(jié)構(gòu)就是總線控制、燃料電池驅(qū)動(dòng)的，加上不同形狀車身的 轎車，現(xiàn)在已經(jīng)開始啟動(dòng)，通用公司宣傳，這種車有可能在未來 10 年上市。到那時(shí)，汽車就可以說是一臺(tái)裝在輪子上的計(jì)算機(jī)了。 根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種類型。 在一般的汽車結(jié)構(gòu)中、驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器（又稱主傳動(dòng)器）、差速器、驅(qū)動(dòng)車 輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件如圖 所示。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。 本次設(shè)計(jì) 車型主減速比小于 ， 設(shè)計(jì)多采用 單 級(jí)減速器，它 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積及質(zhì)量小且制造成本低等優(yōu)點(diǎn) 。 螺旋錐齒輪如圖 （ a）所示主、從動(dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)，交角都采用 90 度。 雙曲面齒輪如圖 （ b）所示主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。 ② 傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主動(dòng)齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度 。 ④ 工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 ② 齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 ④ 雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。 圖 錐齒輪懸臂式支承 ② 騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大 大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。 （ 4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸 承需預(yù)緊黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。 主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 io 的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。 （ a） 單級(jí)主減速器 （ b） 雙級(jí)主減速器 圖 主減速器 差速器 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它們之間的相 互聯(lián)系表明：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 汽車在行駛過程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。另外，即使汽車作直線行駛，也會(huì)由于左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求 車輪行程不等。這不僅會(huì)是輪胎 過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有 多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。在斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中 ， 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬向接傳動(dòng)裝置且多采用等速萬向節(jié)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 全浮式半軸 工作可靠， 廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車 、越野車汽車和客車 上，本設(shè)計(jì)采用此種半軸。作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。 在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便以利于降低成本。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 按制造工藝不同分類： 鑄造式 —— 強(qiáng)度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，本設(shè)計(jì)采用鑄造橋殼。 完成 主要內(nèi)容 （ 1） 完成驅(qū)動(dòng)橋 的 主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇 ； （ 2） 完成主減速器的基本參數(shù)選擇 、 設(shè)計(jì)計(jì)算 和校核； （ 3） 完成差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 和校核； （ 4） 完成半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 和校核； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 （ 5） 完成驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 和校核； （ 6） 用 CAD 軟件 繪制裝配圖及 主要 零件圖 。 技術(shù)參數(shù)： 表 參考數(shù)據(jù) 序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 單 位 1 車身長度 4350 mm 2 車身寬度 1800 mm 3 車身高度 1730 mm 4 車 重 1418 kg 5 軸 距 2630 mm 6 前輪距 1540 mm 7 后輪距 1540 mm 8 前胎規(guī)格 215/65 R16 — 9 排 量 L 10 最大功率 /轉(zhuǎn)速 105/6000 kw/ rpm 11 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速 184/4500 12 最高車速 171 km/h 13 最高檔傳動(dòng)比 — 14 級(jí) 別 SUV — 15 離地間隙 200250 mm 主減速比的計(jì)算 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計(jì)算對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。 為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大 10%～ 25%，即按下式選擇： 0i =FHghapr iiv nr